НАУКА
Ледниковому периоду быть!?
Вениамин Лукницкий
журналист
Санкт-Петербург
472
Известный английский астроном Фред Хойл опубликовал книгу «Лед», в которой выдвинул оригинальную гипотезу возможного механизма периодических оледенений на земле. Полагаем, что она, безусловно, вызовет интерес у наших читателей, поскольку книга эта на русский язык пока еще не переведена. Наша сравнительно теплая межледниковая эпоха, может быть, уже закончилась, и человечество находится накануне очень суровых времен, предостерегает Хойл. Ученый предлагает своеобразный механизм управления климатом, позволяющий, по его мнению, отсрочить наступление ледников на средние умеренные широты или даже вообще избежать этого. Первая реакция английской научной общественности на гипотезу Хойла была в основном отрицательная. Ученые говорили, что в отсутствие фактов это довольно спорное предположение, что есть много гипотез, объясняющих оледенения без привлечения «космических» факторов, хотя некоторые идеи Хойла и, в частности, объяснения глобальных изменений климата за счет колебаний температуры океанических вод выглядят привлекательно. Три четверти всего льда в мире хранит южный полярный материк – Антарктида. А почти весь остальной находится в Гренландии. Однако такой приятной обстановкой не могли наслаждаться люди каменного века. 20 тысяч лет назад на Европу через Скандинавию надвигался ледниковый щит, сравнимый с нынешним гренландским. Его «языки» простирались в глубь запада России и Германии и добрались на юге до Бранденбурга. Другой ледниковый щит внушительных размеров протянулся к центру Канады, достигнув своими языками даже Чикаго. Что же именно таким решительным образом повлияло на климат Земли? В ОБСТАНОВКЕ ТРЕВОГИ Теперь уже хорошо известно, что материки Земли не неподвижны. Хойл тоже придерживается теории дрейфа континентов. Так, около 40 миллионов лет тому назад Антарктида переместилась к Южному полюсу. Это привело к появлению на ней первых ледников, а еще примерно через 20 миллионов лет весь материк был плотно «укрыт» льдом. Тогда-то и начался пагубный процесс, первопричина которого кроется в удивительной неспособности солнечных лучей расплавлять льды и снега. Большая часть излучения Солнца попросту отражается снегом, а в лед оно проникает глубоко, рассеиваясь при этом по всей его толщине, так что воздействие на плавление поверхностных слоев незначительно. В день летнего солнцестояния, при отсутствии облачности, Южный полюс получает больше солнечной радиации, чем любое место в южном полушарии. И тем не менее она «удаляет» не более миллиметра толщины ледового покрова в год. В сущности, солнце никак не воздействует непосредственно на арктический лед, который вследствие этого должен был бы накапливаться в результате регулярных снегопадов, если бы от кромки ледяного щита в океан не откалывались айсберги. Примерно 20 миллионов лет назад установилось равновесие между приростом нового льда и сходом старого. Айсберги студили океан. Если бы его воды оставались на поверхности, никаких неприятностей не возникло бы. Несмотря на свою неспособность плавить лед и снег, солнечный свет очень эффективно прогревает поверхностные слои океана, и поэтому потери тепла, отобранного айсбергами у воды, быстро восполнялись бы. Этого, однако, не происходит из-за того, что более плотная холодная вода уходит вниз и глубокие акватории заполняются водой, холодной как лед в буквальном смысле слова. Именно этот процесс превратил Мировой океан в современный, в подавляющем объеме холодный, с тонким слоем теплой воды на поверхности. Именно тонкий теплый слой и защищает нас от наступления новой ледниковой эпохи. Охлаждение океанских глубин происходит медленно и неумолимо. В промежуток времени от 2 до 1 миллиона лет тому назад межледниковые периоды имели тенденцию длиться дольше, чем ледниковые. Но когда Северный Ледовитый океан замерз навсегда, ледниковые периоды наоборот стали дольше разделяющих их межледниковых. За последний миллион лет ледниковые периоды решительно возобладали. Средний промежуток между ними сократился до 10 тысяч лет. Как раз такой отрезок времени истек с тех пор, как начался нынешний теплый период. Отпущенное нам время «безледной» жизни кончилось. ВУЛКАНИЧЕСКАЯ ПЫЛЬ ЗАПОЛНЯЕТ АТМОСФЕРУ А может, все-таки, новый ледниковый период не наступит? Геологические данные свидетельствуют, что продолжительность ледниковых периодов длится столько времени, сколько континент пребывает на полюсе. Нынешняя обстановка продлится до тех пор, пока Антарктида останется на Южном полюсе – возможно, еще несколько десятков миллионов лет. Все еще только началось. Но почему существует чередующаяся последовательность ледниковых и межледниковых эпох? Что вызывает повторяющиеся периоды перехода от одного состояния к другому? В наше время зимой в умеренных северных широтах лежит снежный покров. Он тает каждую весну. Прямые солнечные лучи воздействуют на таяние ничтожно. Но тепловое излучение нагретого воздуха поглощается в поверхностном слое снега или льда. Это приводит к почти немедленному таянию одного тонкого слоя за другим. Процесс идет очень эффективно, и при наличии достаточного притока теплого воздуха весь зимний снег исчезает всего за несколько недель. Откуда же берется теплый воздух? Здесь в основном «работает» поверхностный слой вод океанов. Уберите его, и нет никакого теплого воздуха. Зимние снега не могут растаять, начинает нарастать ледяной покров, и наступает ледниковый период. Итак, все сводится к теплу, содержащемуся в поверхностном слое океана в несколько сот метров толщиной. Там содержится значительный запас тепла, примерно в десять раз больше, чем требуется для нагрева воздуха и суши каждый год. Этого достаточно, чтобы воспрепятствовать наступлению следующего ледникового периода на 10 тысяч лет, но недостаточного, чтобы противостоять возможным случайностям. Каким? Тончайшим частичкам пепла, выброшенным в атмосферу при извержении вулкана Сент-Хеленс, потребовалось около десяти лет, чтобы осесть. Если бы их было больше (а это зависит от интенсивности и длительности извержения вулкана), то они серьезно воспрепятствовали бы прохождению солнечного света через атмосферу. Тонкие частицы могут создать добавочную «завесу» на долгое время. При этом океан остался бы холодным на неопределенный срок. В 1815 году произошло извержение вулкана Тамбора на территории нынешней Индонезии. Оно было более мощным, чем извержение Сент-Хеленса. Вулкан выбросил большое количество тонкого пепла в верхние слои атмосферы, что оказало заметное влияние на лето 1816 года в северном полушарии. Это было самое холодное лето в различных местах, зачастую далеких друг от друга, например, в Нью-Хейвене и в Женеве. И все же извержение было недостаточно сильным для того, чтобы началась новая ледниковая эпоха. Однако время от времени происходят извержения более крупные, после одного из них все может и начаться. СТОЛКНОВЕНИЕ С АСТЕРОИДОМ И… Нет никаких сомнений в том, что гигантские метеориты размером с километр и более время от времени сталкиваются с Землей. Многие из астероидов в Солнечной системе имеют орбиты, которые допускают их столкновение с нашей планетой. Вероятность такого события – одно столкновение в 100 тысяч лет. Несколько менее крупные тела сталкиваются с Землей каждые 10 тысяч лет, а еще меньше – каждое столетие. Один раз каждые пять – десять тысяч лет происходит столкновение Земли с метеоритами, в результате которых в верхние слои атмосферы попадает достаточное количество пыли. Пылинки отправляют назад в космос значительную долю солнечного излучения, превращая Землю на какое-то время в «отражающую» планету. Подобную Венере. В результате поверхностные воды земного океана лишаются запасов тепла, и ветры, дующие с моря на сушу, становятся слишком прохладными, чтобы растопить снег. Но как долго снег сможет накапливаться? За два или три десятилетия вся тонкая пыль осядет на поверхность планеты. Воды океана снова нагреются и будут способны передать тепло воздуху. Снова задуют теплые ветры, и за год-другой накопившиеся снега растают. Автор гипотезы натолкнулся на описание следующего эксперимента. Пусть в камере постепенно охлаждается воздух, который не был полностью осушен и содержит в себе некоторое количество очень мелких водяных капелек. Эти капельки не затвердевают в виде кристалликов льда, если их температура опускается ниже обычной точки замерзания воды при 0оС, а остаются переохлажденной жидкостью до температуры, близкой к –40о. Если пучок световых лучей проходит через камеру и если смотреть на него под прямым углом к оси пучка, то камера кажется темной до тех пор, пока капельки остаются жидкими. Об их превращении в лед сигнализирует внезапное свечение изнутри камеры. Даже в самых засушливых пустынных районах Земли в воздухе всегда присутствует более чем достаточное количество воды, чтобы оно смогло создать почти идеальную отражающую завесу, сконденсировавшись из пара, в виде тонких кристалликов льда. Случается ли где-нибудь такое, задал себе вопрос Фред Хойл? И сам на него ответил: да, случается, особенно в полярных районах. Кристаллики льда известны полярным исследователям под именем «алмазной пыли». При этом возник очередной вопрос: почему «алмазная пыль» не образуется повсеместно? Потому, что, за исключением полярных районов, водяные капельки в атмосфере сохраняются при температуре выше –40оС, при которой они должны быть превращены в кристаллики. Такому превращению мешает теплота океанов. Если бы приток тепла из океанов в атмосферу уменьшился примерно на двадцать пять процентов, то «алмазная пыль» образовалась бы не только в полярных районах, но и над большой частью Земли. Но это может произойти, когда в результате извержения вулкана или же при столкновении с гигантским метеоритом поверхность океана охладится. Несомненно, мировой климат пребывает поочередно в двух различных состояниях. Если поверхностные океанические воды разогреты, как в настоящее время, то в атмосферу поступает достаточное количество тепла, чтобы предотвратить образование «алмазной пыли», за исключением полярных областей. Поэтому солнечный свет проникает к поверхности океана и сохраняет ее в нагретом состоянии. Это первый период. Второй же – прямая противоположность. Если поверхность океана холодная, то недостаточное количество тепла, переходящее в атмосферу, не может воспрепятствовать образованию «алмазной пыли». Значительно больше солнечных лучей отражается в космос. Если Земля находится в одном из этих состояний, то стремится и далее пребывать в нем, пока какой-нибудь инцидент не спровоцирует внезапный переход из плюса в минус. Завеса из частиц, выброшенных в верхние слои атмосферы, может действовать двояко: или способствовать переходу от межледниковой эпохи к ледниковой, или наоборот. Все зависит от того, будут ли среди тонких частиц преобладать электропроводящие или непроводящие. Разница заключается в том, что первые поглощают солнечный свет, а вторые отражают его. Именно последние вызывают катастрофический скачок от межледникового периода к ледниковому. Электропроводящие частицы, с другой стороны, разогревают атмосферу за счет поглощения солнечной радиации и испарения «алмазной пыли». РЕЗКИЕ ПЕРЕХОДЫ В действительности ледниковые эпохи заканчивались очень резко, именно так и предполагается в выдвигаемой теории. Нечто связанное с окончанием последнего ледникового периода застало буквально врасплох мамонтов, и они вымерли. Что же это могло быть ? Если предположить, что неожиданно наступили темнота и потепление из-за «металлизации» неба, вызванной частицами железного метеорита, то все становится понятным. Замерзшие лужи и болота должны были частично оттаять. В таких условиях при плохой видимости мамонты и другие животные, скорее всего, заблудились и захлебнулись в ледяных болотах. В наши дни на Аляске в вечной мерзлоте были найдены кости многих животных: бизона, овцебыка, американского лося, лошади, рыси, северного оленя и даже длиннохвостого суслика. Другие животные этих видов не вымерли просто из-за того, что места их обитания выходили за пределы сильно затененных областей, но для шерстистых носорогов, мастодонтов и мамонтов не было никакого спасения: места их распространения целиком перекрывались действием завесы, эффект которой проявлялся во всей северной полярной области Земли. ЧТО ЖЕ ДЕЛАТЬ? Астроном не в состоянии предсказать, когда же именно произойдет столкновение Земли с крупным метеоритом. Это может быть через пять тысяч лет, а может и завтра. Воздействие этого события на человеческое общество имело бы характер катаклизма. Не более чем за десятилетие ныне густонаселенные территории могут стать необитаемыми. Попытки людей скопиться ближе к тропикам ничего не дадут, так как будет потеряна возможность производства продовольствия в северных умеренных широтах, где сосредоточены мировые житницы. Конечно, предотвратить будущие извержения вулканов или столкновения с Землей гигантских метеоритов невозможно. Что же все-таки можно сделать? Заполнение глубоководных бассейнов Мирового океана холодными водами стало причиной периодических оледенений нашей планеты. Поэтому нужно… прогреть океан до такого состояния, в каком он пребывал несколько миллионов лет тому назад. Откуда же взять источник энергии, подходящий для разогрева таких громадных масс воды? У Человечества имеется только один источник, пригодный для этой цели, – Солнце. Сначала нужно выкачать ледяную воду на поверхность. Читатель изумится: возможно ли перекачать такое большое количество воды достаточно быстро? Да, можно. Но при этом мы должны будем внимательно следить, чтобы перекачивание не производилось слишком быстро. Иначе оно способно опасно охладить поверхность океана. Безопасно было бы использовать один процент доступного солнечного излучения. При этом процесс продолжался бы много веков. За каждое столетие перекачки можно было бы пополнить «тепловой запас» океана на величину годичного притока солнечной энергии. Через 2 тысячи лет его можно будет увеличить еще больше – до тридцатикратного. А на этой стадии Земля, возможно, станет неуязвимой для дальнейшего оледенения. Если очередной гигантский метеорит не столкнется с нашей планетой в ближайшие 4 тысячи лет, то океанический тепловой баланс можно было бы поднять до исключительно надежного предела в пятьдесят годичных притоков солнечной энергии – запаса, сравнимого с существовавшим пять–десять миллионов лет назад. И тогда ничто не сможет разрушить устойчивый климат Земли. Каким же образом можно было бы приводить в действие насосы? Никакого внешнего подвода энергии при этом не потребуется! Всякий раз, когда тепло переносится от горячего источника к холодному поглотителю тепла, можно заставить работать тепловой двигатель. Его принцип действия тот же, что используется в паровых машинах. Насосы можно приводить в действие двигателями, работающими от передачи тепла нагретой поверхности воды, непременно поднимающейся из глубины океана. Если запустить такую систему, она была бы самоподдерживающейся и даже вырабатывала бы некоторый избыток энергии. Потепление океана привело бы к потеплению мирового климата. Северный Ледовитый океан, вероятно, освободился бы ото льда, что в свою очередь послужило бы стимулом для таяния льдов Гренландии. Это вызвало бы повсеместное повышение уровня океана примерно на 10 метров. Из-за подъема уровня океана в некоторых местах необходимо возвести дамбы, однако их строительство на протяжении 2 тысяч лет едва ли потребует большого напряжения индустриальной мощности общества. Риск грядущего оледенения ставит под угрозу наше будущее. Вот почему нынешнее поколение должно начать действовать и принять меры, чтобы избежать катастрофы. НОВАЯ ВЕРСИЯ Эндрю Блокстайн из Орегонского государственного университета и Чарлз Коккель из Британской антарктической службы совместно с NASA проанализировали возможные экологические последствия столкновения Земли с крупным астероидом. Космическая катастрофа может уничтожить не только цивилизацию, но и саму жизнь на нашей планете – таков вывод ученых. До сих пор астрономы и экологи много говорили об «астероидной зиме», которая начнется вскоре после столкновения Земли с другим космическим объектом. Однако вслед за ней наступит «ультрафиолетовая весна». Этот феномен Блокстайн и Коккель проанализировали первыми. Их версия состоит в следующем. Вскоре после «бомбардировки» поднимается густое облако пыли. Солнечным лучам будет трудно сквозь него проникнуть. Резко упадет температура воздуха. На всей планете начнется «астероидная зима». Она будет длиться примерно 400 дней. Холода уничтожат леса, луга и посевы. Погибнут многие, зависящие от растительной пищи, крупные млекопитающие, в том числе – большинство людей. Атмосфера лишится притока кислорода от растений. Поэтому вскоре в ней накопится избыток окислов оксида азота, что приведет к образованию азотной кислоты в атмосфере. На землю хлынут кислотные дожди. Вода рек и озер станет агрессивной средой, губительной для многих живых организмов. Кислота растворит запасы органических веществ, защищающих водоемы от ультрафиолетовых лучей. Но это не самое страшное по сравнению с разрушением озонового слоя, которое обязательно произойдет. Земля будет выжжена смертельным ультрафиолетовым излучением. Вначале планета будет защищена от него пылевым облаком. Поэтому у многих животных после катастрофы ослабятся природные механизмы, предотвращающие передозировку ультрафиолетовых лучей. Затем настанет «ультрафиолетовая весна». Пыль постепенно рассеется. Разрушение озонового слоя снова поднимет ультрафиолетовое излучение примерно в два раза выше того уровня, который был до катастрофы. Облучение Земли достигнет пика примерно через 600 дней после столкновения. Ультрафиолетовое излучение проникнет даже в водоемы – глубже, чем когда-либо. Его избыток приведет к нарушению структуры ДНК и мутациям – в 1 000 раз более частым, чем обычно. Ультрафиолетовая радиация убьет оставшиеся растения, либо замедлит их рост, либо подавит фотосинтез, лежащий в основе мировой пищевой сети. У животных излучение вызовет различные генетические нарушения, рак и катаракту. Дата публикации: 7 октября 2024
Постоянный адрес публикации: https://xfile.ru/~AhAix
|
Последние публикации
Выбор читателей
|